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轴压型钢混凝土（SRC）柱抗火全过程试验研究

作　者: 成晓娟
导　师: 毛小勇
学　校: 苏州科技学院
专　业: 结构工程
关键词: 型钢混凝土(SRC)柱火灾全过程温度场力学性能剩余承载力
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

型钢混凝土(SRC)柱具有承载力高、抗震性能优越、经济效果效益显著等有点,目前在我国多、高层建筑中的应用日益广泛。目前对型钢混凝土柱的承载力能力、抗震性能、构造等国内外已进行了不少相干研究,但对其抗火性能的研究相对偏少。尽管有外部混凝土的保护,但是由于高含钢率、易爆裂等原因,型钢混凝土柱的实际耐火能力比理想的要差。因此有必要对SRC柱在高温下(后)的受力性能和破坏机制进行深入、细致的研究,以便为该类构件抗火设计和高温后性能评估与加固提供依据。本文对型钢混凝土抗火全过程进行了试验研究和理论分析,主要工作包括:1.进行了1个轴压SRC柱恒载升温耐火性能试验、4个轴压SRC柱恒载升降温全过程抗火性能试验和1个三面受火恒载升降温全过程抗火性能试验,分析了试件的截面温度场分布、耐火性能、变形特征、剩余承载力等指标,并探讨了荷载比和升温时间比对剩余承载力的影响。2.在总结、分析国内外已有研究成果的基础上,确定了高温下的材料热工参数和热力学性能,并利用通用有限元软件ANSYS建立了SRC柱的有限元计算模型。3.对火灾全过程作用下轴压SRC柱温度场和力学性能进行了非线性有限元计算,并将计算结果与试验结果进行了对比。试验结果表明,火灾荷载比和升温时间比对火灾后剩余承载力有较大影响。对比表明,理论分析结果与试验结果吻合较好。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-19
  1.1 引言  11-12
  1.2 相关课题研究现状  12-17
    1.2.1 钢材和混凝土高温下、高温后材性研究概况  12-14
    1.2.2 建筑构件及结构抗火性能试验研究  14-17
  1.3 本文研究方法  17-18
  1.4 本文主要内容  18-19
第二章轴压 SRC 柱抗火全过程试验研究  19-50
  2.1 引言  19
  2.2 试验概况  19-26
    2.2.1 试件设计与制作  19-22
    2.2.2 试验加载装置  22-23
    2.2.3 试验过程  23-25
    2.2.4 温度及位移量测  25-26
  2.3 试验现象及破坏过程  26-37
    2.3.1 ZYN-1 试验过程及现象  26-28
    2.3.2 ZYB-2A 试验过程及现象  28-30
    2.3.3 ZYB-2B 试验过程及现象  30-31
    2.3.4 ZYZ-3A 试验过程及现象  31-33
    2.3.5 ZYZ-3B 试验过程及现象  33-35
    2.3.6 SZYZ-4 试验过程及现象  35-37
  2.4 试验结果与分析  37-49
    2.4.1 标准升温下温度-时间和位移-时间曲线  37-40
    2.4.2 标准升降温全过程温度-时间曲线  40-42
    2.4.3 标准升温、自然降温全过程温度-时间曲线  42-44
    2.4.4 三面受火全过程温度-时间曲线  44-45
    2.4.5 升降温全过程位移-时间曲线  45-47
    2.4.6 剩余承载力影响系数  47-49
  2.5 本章小结  49-50
第三章高温下材料的热工性能和力学性能  50-68
  3.1 引言  50
  3.2 材料的热工性能  50-56
    3.2.1 钢材和混凝土导热系数  50-52
    3.2.2 钢材和混凝土比热和密度  52-54
    3.2.3 钢材和混凝土热膨胀系数  54-56
  3.3 高温下材料的力学性能  56-63
    3.3.1 高温下钢材力学性能  56-59
    3.3.2 高温下混凝土力学性能  59-63
  3.4 高温后钢材和混凝土力学性能  63-66
    3.4.1 高温后钢材力学性能  63
    3.4.2 高温后混凝土力学性能  63-66
  3.5 降温过程中材料的应力-应变关系  66
  3.6 高温下混凝土的爆裂  66-67
  3.7 本章小结  67-68
第四章轴压 SRC 柱温度场计算  68-82
  4.1 引言  68
  4.2 火灾作用下轴压SRC 柱温度场计算  68-73
    4.2.1 SRC 柱温度场计算原理  68-70
    4.2.2 有限元模型建立及求解  70-72
    4.2.3 有限元结果分析  72-73
  4.3 火灾作用下轴压SRC 柱全过程温度场计算  73-80
    4.3.1 标准升降温温度-时间曲线对比分析  74-76
    4.3.2 标准升温，自然降温的温度-时间曲线对比分析  76-79
    4.3.3 三面受火温度-时间曲线对比分析  79-80
  4.4 本章小结  80-82
第五章火灾下(后)轴压 SRC 柱全过程力学性能分析  82-94
  5.1 引言  82
  5.2 有限元分析的基本理论  82-86
    5.2.1 混凝土有限单元基本理论  82-85
    5.2.2 钢材有限单元基本理论  85-86
  5.3 耐火极限的计算  86-88
  5.4 火灾作用下（后）轴压SRC 柱的轴向位移-时间曲线  88-91
  5.5 火灾后轴压SRC 柱的剩余承载力  91-92
  5.6 本章小结  92-94
第六章结论与展望  94-96
  6.1 结论  94-95
  6.2 展望  95-96
参考文献  96-101
致谢  101-102
作者简介  102

轴压型钢混凝土（SRC）柱抗火全过程试验研究

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